JP2003298165A - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
光半導体装置及びその製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 保護膜の成分が光半導体装置の積層体を荒ら
すのを効果的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することがで
きるようにする。 【解決手段】 光半導体装置を構成する積層体と、前記
積層体の光入または出射面に設けられた中間膜と、前記
中間膜上にイオンアシスト蒸着によって設けられた保護
膜とを有する光半導体装置において、前記保護膜は前記
中間膜よりもイオン照射量が大きいことを特徴とする光
半導体装置である。中間層を相対的に低いイオン照射量
で形成するため、イオン衝突によって光入または出射面
があらされるのを抑制することができる。また、光半導
体装置を構成する積層体の光入または出射面に、イオン
アシスト蒸着方法を用いて第１の成長レートで中間膜を
形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸着方法を用い
て前記第１の成長レートより低い成長レートで前記中間
膜上に保護膜を形成する第２の工程とを有する。
すのを効果的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することがで
きるようにする。 【解決手段】 光半導体装置を構成する積層体と、前記
積層体の光入または出射面に設けられた中間膜と、前記
中間膜上にイオンアシスト蒸着によって設けられた保護
膜とを有する光半導体装置において、前記保護膜は前記
中間膜よりもイオン照射量が大きいことを特徴とする光
半導体装置である。中間層を相対的に低いイオン照射量
で形成するため、イオン衝突によって光入または出射面
があらされるのを抑制することができる。また、光半導
体装置を構成する積層体の光入または出射面に、イオン
アシスト蒸着方法を用いて第１の成長レートで中間膜を
形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸着方法を用い
て前記第１の成長レートより低い成長レートで前記中間
膜上に保護膜を形成する第２の工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザダイオ
ードなどの光半導体装置及びその製造方法に関し、特に
半導体レーザダイードの端面に保護膜を形成する技術に
関する。
ードなどの光半導体装置及びその製造方法に関し、特に
半導体レーザダイードの端面に保護膜を形成する技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザダイオードの高出力
化が進み、様々なタイプの構造が提案されている。高出
力化で問題となるのが光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic
Optical Damage）である。高いＣＯＤレベルを実現で
きなければ、半導体レーザダイオードの高出力化は困難
である。ＣＯＤは半導体レーザダイオードの端面（へき
開面）の状態と関係がある。端面に存在する不純物（例
えば自然酸化膜）や格子欠陥が存在すると、この部分で
光の吸収が起こり、多数の電子と正孔が発生する。そし
てこれらの電子と正孔が再結合し、その際に熱を発生す
る。この熱により端面が損傷を受ける。
化が進み、様々なタイプの構造が提案されている。高出
力化で問題となるのが光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic
Optical Damage）である。高いＣＯＤレベルを実現で
きなければ、半導体レーザダイオードの高出力化は困難
である。ＣＯＤは半導体レーザダイオードの端面（へき
開面）の状態と関係がある。端面に存在する不純物（例
えば自然酸化膜）や格子欠陥が存在すると、この部分で
光の吸収が起こり、多数の電子と正孔が発生する。そし
てこれらの電子と正孔が再結合し、その際に熱を発生す
る。この熱により端面が損傷を受ける。
【０００３】ＣＯＤを改善するために、従来から端面に
保護膜を形成して、端面をパッシベーションすることが
提案されている（例えば、特開平７−１７６８１９号公
報、特開平９−６４４５３公報）。また、実際に使用さ
れている技術として、保護膜としてアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）や二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を電子ビーム蒸着
で成長させることが行われている。
保護膜を形成して、端面をパッシベーションすることが
提案されている（例えば、特開平７−１７６８１９号公
報、特開平９−６４４５３公報）。また、実際に使用さ
れている技術として、保護膜としてアルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）や二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を電子ビーム蒸着
で成長させることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アルミナや二酸化シリ
コンはＣＯＤレベルに限界があり、更にＣＯＤレベルを
向上させるためにはＡｌＮ膜が不可欠である。しかしな
がら、ＡｌＮを成長させる場合には、アルミニウム単体
と窒素を別々に飛ばし、表面で反応生成させるため、成
長時に窒素ガス及びイオンが端面を介してアルミニウム
を保護する半導体層内に侵入し、元々の光学的に平らな
界面を荒らしてしまう。荒らされた界面は光吸収層とし
て作用するため、ＣＯＤレベルの低下をもたらすという
問題があった。
コンはＣＯＤレベルに限界があり、更にＣＯＤレベルを
向上させるためにはＡｌＮ膜が不可欠である。しかしな
がら、ＡｌＮを成長させる場合には、アルミニウム単体
と窒素を別々に飛ばし、表面で反応生成させるため、成
長時に窒素ガス及びイオンが端面を介してアルミニウム
を保護する半導体層内に侵入し、元々の光学的に平らな
界面を荒らしてしまう。荒らされた界面は光吸収層とし
て作用するため、ＣＯＤレベルの低下をもたらすという
問題があった。
【０００５】従って、本発明は上記従来技術の問題点を
解決し、保護膜の成分が光半導体装置の積層体を荒らす
のを効果的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することを課題
とする。
解決し、保護膜の成分が光半導体装置の積層体を荒らす
のを効果的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することを課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項１に記載
のように、光半導体装置を構成する積層体と、前記積層
体の光入または出射面に設けられた中間膜と、前記中間
膜上にイオンアシスト蒸着によって設けられた保護膜と
を有する光半導体装置において、前記保護膜は前記中間
膜よりもイオン照射量が大きいことを特徴とする光半導
体装置である。中間層を相対的に低いイオン照射量で形
成するため、イオン衝突によって光入または出射面が荒
らされるのを抑制することができる。なお、中間膜及び
保護膜は光を出射する面のみならず、光を受信する面に
形成することもできる。
のように、光半導体装置を構成する積層体と、前記積層
体の光入または出射面に設けられた中間膜と、前記中間
膜上にイオンアシスト蒸着によって設けられた保護膜と
を有する光半導体装置において、前記保護膜は前記中間
膜よりもイオン照射量が大きいことを特徴とする光半導
体装置である。中間層を相対的に低いイオン照射量で形
成するため、イオン衝突によって光入または出射面が荒
らされるのを抑制することができる。なお、中間膜及び
保護膜は光を出射する面のみならず、光を受信する面に
形成することもできる。
【０００７】上記光半導体装置において例えば、前記中
間膜はイオンアシスト蒸着によって形成されるものであ
る。
間膜はイオンアシスト蒸着によって形成されるものであ
る。
【０００８】上記光半導体装置において例えば、前記中
間膜と保護膜は、イオン源からのイオン照射量が一定
で、成長レートを中間膜の方で高くすることによって形
成されたものである。中間膜の成長レートが高いので、
光入または出射面がイオンで荒らされるのを抑制するこ
とができる。
間膜と保護膜は、イオン源からのイオン照射量が一定
で、成長レートを中間膜の方で高くすることによって形
成されたものである。中間膜の成長レートが高いので、
光入または出射面がイオンで荒らされるのを抑制するこ
とができる。
【０００９】上記半導体装置において例えば、前記中間
膜と保護膜は、イオン源からのイオン照射量が前記中間
膜の方で少ない状態で形成されたものである。中間層の
イオン照射量が少ないので、光入または出射面がイオン
で荒らされるのを抑制することができる。
膜と保護膜は、イオン源からのイオン照射量が前記中間
膜の方で少ない状態で形成されたものである。中間層の
イオン照射量が少ないので、光入または出射面がイオン
で荒らされるのを抑制することができる。
【００１０】上記光半導体装置において例えば、前記中
間膜はイオン照射を伴わない方法で形成されたものであ
る。これにより、光入または出射面がイオンで荒らされ
ることはなくなる。
間膜はイオン照射を伴わない方法で形成されたものであ
る。これにより、光入または出射面がイオンで荒らされ
ることはなくなる。
【００１１】更に、上記光半導体装置において例えば、
前記中間膜及び保護膜はそれぞれ窒化アルミニウムの層
であり、前記中間膜は前記保護膜よりも大きな屈折率を
持つ場合を考える。大きな屈折率を中間膜が持つこと
は、アルミニウムの成分が多いことを示している。高い
屈折率の膜を形成するには、高い成長レートが必要であ
る。高い成長レートで中間膜が形成されるので、中間膜
が光入または出射面に与える影響は限定される。
前記中間膜及び保護膜はそれぞれ窒化アルミニウムの層
であり、前記中間膜は前記保護膜よりも大きな屈折率を
持つ場合を考える。大きな屈折率を中間膜が持つこと
は、アルミニウムの成分が多いことを示している。高い
屈折率の膜を形成するには、高い成長レートが必要であ
る。高い成長レートで中間膜が形成されるので、中間膜
が光入または出射面に与える影響は限定される。
【００１２】上記光半導体装置は例えば、前記保護膜は
窒化アルミニウムの層であり、前記中間膜は窒素を含ま
ない膜である。中間膜が窒素を含まなければ、積層体に
含まれる例えばＡｌなどの元素と結合することがなくな
るので、容易に中間膜を形成することができる。
窒化アルミニウムの層であり、前記中間膜は窒素を含ま
ない膜である。中間膜が窒素を含まなければ、積層体に
含まれる例えばＡｌなどの元素と結合することがなくな
るので、容易に中間膜を形成することができる。
【００１３】上記光半導体装置は例えば、前記中間膜及
び保護膜はそれぞれ窒化アルミニウムの層であり、異な
る成膜条件で形成されている。保護膜と同一材料、つま
り窒化アルミニウムで形成された中間膜なので、容易に
製造することができる。
び保護膜はそれぞれ窒化アルミニウムの層であり、異な
る成膜条件で形成されている。保護膜と同一材料、つま
り窒化アルミニウムで形成された中間膜なので、容易に
製造することができる。
【００１４】更に、上記光半導体装置において例えば、
前記中間膜は３ｎｍ以下の厚み、更に好ましくは１ｎｍ
以下の厚みを持つ。この値は中間膜を光学的に無視でき
る上限値となる。
前記中間膜は３ｎｍ以下の厚み、更に好ましくは１ｎｍ
以下の厚みを持つ。この値は中間膜を光学的に無視でき
る上限値となる。
【００１５】また、このように中間層を薄く形成するこ
とにより、中間膜本来の機能を発揮でき、しかも短時間
で光入または出射面上に形成できるので、この面に与え
る影響を極めて小さくすることができる。
とにより、中間膜本来の機能を発揮でき、しかも短時間
で光入または出射面上に形成できるので、この面に与え
る影響を極めて小さくすることができる。
【００１６】また、本発明は請求項１１に記載のよう
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１の成長レート
で中間膜を形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸着
方法を用いて前記第１の成長レートより低い成長レート
で前記中間膜上に保護膜を形成する第２の工程とを有す
ることを特徴とする光半導体装置の製造方法である。中
間膜の成長を高速で行うことで、イオンが光入または出
射面に与える影響を軽減することができる。
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１の成長レート
で中間膜を形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸着
方法を用いて前記第１の成長レートより低い成長レート
で前記中間膜上に保護膜を形成する第２の工程とを有す
ることを特徴とする光半導体装置の製造方法である。中
間膜の成長を高速で行うことで、イオンが光入または出
射面に与える影響を軽減することができる。
【００１７】また、本発明は請求項１２に記載のよう
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１のイオン照射
量で中間膜を形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸
着方法を用いて前記第１のイオン照射量よりも多いイオ
ン照射量で前記中間膜上に保護膜を形成する第２の工程
とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法で
ある。中間膜の成長を少ない照射量で行うため、イオン
が光入または出射面に与える影響を軽減することができ
る。
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１のイオン照射
量で中間膜を形成する第１の工程と、イオンアシスト蒸
着方法を用いて前記第１のイオン照射量よりも多いイオ
ン照射量で前記中間膜上に保護膜を形成する第２の工程
とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法で
ある。中間膜の成長を少ない照射量で行うため、イオン
が光入または出射面に与える影響を軽減することができ
る。
【００１８】また、本発明は請求項１３に記載のよう
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオン照射をすることなく中間膜を形成する第１の
工程と、イオンアシスト蒸着方法を用いて前記中間膜上
に保護膜を形成することを特徴とする光半導体装置の製
造方法である。イオン照射をすることなく中間膜を形成
するので、イオンが光入または出射面に照射されること
に起因した問題点を回避することができる。
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、イオン照射をすることなく中間膜を形成する第１の
工程と、イオンアシスト蒸着方法を用いて前記中間膜上
に保護膜を形成することを特徴とする光半導体装置の製
造方法である。イオン照射をすることなく中間膜を形成
するので、イオンが光入または出射面に照射されること
に起因した問題点を回避することができる。
【００１９】本発明はまた、請求項１４に記載のよう
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、窒素を含まない中間膜を形成する第１の工程と、前
記中間膜上に窒素を含む保護膜を形成することを特徴と
する光半導体装置の製造方法である。窒素を含まない中
間層を形成することで、窒素が光入または出射面に与え
る影響を回避することができる。
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、窒素を含まない中間膜を形成する第１の工程と、前
記中間膜上に窒素を含む保護膜を形成することを特徴と
する光半導体装置の製造方法である。窒素を含まない中
間層を形成することで、窒素が光入または出射面に与え
る影響を回避することができる。
【００２０】上記光半導体装置の製造方法において例え
ば、前記第１の工程は窒化アルミニウムの中間膜を形成
し、前記第２の工程は前記中間膜上に窒化アルミニウム
の保護膜を形成する。保護膜と同じ窒化アルミニウムを
用いて中間膜を形成するので、製造が容易である。ま
た、上記光半導体装置の製造方法において例えば、前記
第１の工程は、光学的に無視できる厚さの前記中間膜を
形成する。
ば、前記第１の工程は窒化アルミニウムの中間膜を形成
し、前記第２の工程は前記中間膜上に窒化アルミニウム
の保護膜を形成する。保護膜と同じ窒化アルミニウムを
用いて中間膜を形成するので、製造が容易である。ま
た、上記光半導体装置の製造方法において例えば、前記
第１の工程は、光学的に無視できる厚さの前記中間膜を
形成する。
【００２１】本発明はまた、請求項１７に記載のよう
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、窒素イオンを照射しながら窒化アルミニウムを成長
させる工程を含む光半導体装置の製造方法である。
に、光半導体装置を構成する積層体の光入または出射面
に、窒素イオンを照射しながら窒化アルミニウムを成長
させる工程を含む光半導体装置の製造方法である。
【００２２】上記光半導体装置の製造方法において例え
ば、前記工程は窒化イオンを照射させる条件を変化させ
ながら窒化イオンを照射する。また、上記光半導体の製
造方法において、前記積層体がアルミニウムを含む層の
場合には、本発明は特に有効である。
ば、前記工程は窒化イオンを照射させる条件を変化させ
ながら窒化イオンを照射する。また、上記光半導体の製
造方法において、前記積層体がアルミニウムを含む層の
場合には、本発明は特に有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して詳細に説明する。
付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】図１（Ａ）は半導体レーザダイオードの一
構成例を示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す半導体
レーザダイオードに本発明による保護膜を形成した半導
体レーザダイオードを示す図である。図１（Ａ）に示す
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓ基板１１、Ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１２、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１３、Ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１クラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１
５、Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、Ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１７を有する。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層１５は、Ｐ型不純物とＮ型不純物の両方を含有して
います。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１５斜面と平面とで
は、不純物の活性化率に違いがあるため、平面ではＮ
型、斜面ではＰ型を呈する。
構成例を示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す半導体
レーザダイオードに本発明による保護膜を形成した半導
体レーザダイオードを示す図である。図１（Ａ）に示す
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓ基板１１、Ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１２、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１３、Ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１クラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１
５、Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、Ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１７を有する。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層１５は、Ｐ型不純物とＮ型不純物の両方を含有して
います。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１５斜面と平面とで
は、不純物の活性化率に違いがあるため、平面ではＮ
型、斜面ではＰ型を呈する。
【００２５】このような半導体レーザダイオードに、図
１（Ｂ）に示すように中間膜２０と保護膜２１を形成す
る。中間膜２０は半導体レーザダイードの端面（へき開
面）上に形成され、保護膜２１は中間膜２１の上に形成
されている。中間膜２０は保護膜２１を形成する際に、
イオンが端面を荒らすのを防止する機能を持つ。本発明
では、イオンアシスト蒸着方法を用いてＡｌＮの保護膜
２１を形成する。その際、窒素イオンでレーザダイード
の表面が損傷を受ける。損傷を受けた部分には微小な凹
凸（クレータ）が生じ、これが光を吸収することでＣＯ
Ｄを劣化させる。
１（Ｂ）に示すように中間膜２０と保護膜２１を形成す
る。中間膜２０は半導体レーザダイードの端面（へき開
面）上に形成され、保護膜２１は中間膜２１の上に形成
されている。中間膜２０は保護膜２１を形成する際に、
イオンが端面を荒らすのを防止する機能を持つ。本発明
では、イオンアシスト蒸着方法を用いてＡｌＮの保護膜
２１を形成する。その際、窒素イオンでレーザダイード
の表面が損傷を受ける。損傷を受けた部分には微小な凹
凸（クレータ）が生じ、これが光を吸収することでＣＯ
Ｄを劣化させる。
【００２６】以上の点を考慮して、本発明では界面と保
護膜２１との間に中間膜２０を設けている。中間膜２０
は窒素を含まない膜であってもよい。例えば、シリコン
（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）や酸化チタニウム
（ＴｉＯ2）の膜を中間膜２０とする。勿論、これでは
異なる成膜プロセスを準備しなければならない。
護膜２１との間に中間膜２０を設けている。中間膜２０
は窒素を含まない膜であってもよい。例えば、シリコン
（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）や酸化チタニウム
（ＴｉＯ2）の膜を中間膜２０とする。勿論、これでは
異なる成膜プロセスを準備しなければならない。
【００２７】そこで、本発明は製造プロセスを考慮し
て、中間膜２０も保護膜２１と同じ材料で形成し、中間
膜２０に上記作用、効果を持たせるように工夫した。同
じＡｌＮで中間膜２０と保護膜２１を成長させること
で、一つの製造装置を用いることができる。この際、何
らかの処置を施さないと、中間膜２０を形成する際に、
半導体表面を損傷してしまう。
て、中間膜２０も保護膜２１と同じ材料で形成し、中間
膜２０に上記作用、効果を持たせるように工夫した。同
じＡｌＮで中間膜２０と保護膜２１を成長させること
で、一つの製造装置を用いることができる。この際、何
らかの処置を施さないと、中間膜２０を形成する際に、
半導体表面を損傷してしまう。
【００２８】本発明は、中間膜２０を保護膜２１と同じ
ＡｌＮで形成する場合に、中間膜２０が保護膜２１より
も大きな屈折率を持つようにした。例えば、保護膜２１
の屈折率が２．０７とすると、中間膜２０の屈折率はこ
れよりも大きな値、例えば２．０８である。ＡｌＮの中
間膜２０がＡｌＮの保護膜２１よりも大きな屈折率を持
つことは、Ａｌ成分の含有量は中間膜２０のほうが保護
膜２１よりも多いことを意味している。そして、ＡｌＮ
の成長にイオンアシスト蒸着方法を用いる。イオンアシ
スト蒸着方法で中間膜２０と保護膜２１を形成する場
合、例えば成長レートやイオン照射量を変えることで、
異なる屈折率の中間膜２０と保護膜２１とを比較的容易
に形成することができる。具体的には、中間膜２０の形
成を高い成長レート（蒸着レート）で行い、保護膜２１
をこれよりも低い成長レートで行う。成長レートが高い
とＡｌＮの膜は高い屈折率を持つ膜となる。また、高い
成長レートで行うことは、レーザダイードが窒素イオン
に曝される時間が短いことをと意味している。従って、
レーザダイオードの端面は窒素イオンに曝され難くな
り、損傷を受け難くなる。これにより、ＣＯＤの劣化を
防止できる。このようにして、ＡｌＮの中間膜２０を成
長させた後に、ＡｌＮの保護膜２１を成長させる。この
ときには既に中間膜２０が形成されているので、端面は
窒素イオンから保護されている。また、中間膜２０の成
膜の窒素イオン照射量を、保護膜２１の成膜時よりも少
なくすることでも良い。
ＡｌＮで形成する場合に、中間膜２０が保護膜２１より
も大きな屈折率を持つようにした。例えば、保護膜２１
の屈折率が２．０７とすると、中間膜２０の屈折率はこ
れよりも大きな値、例えば２．０８である。ＡｌＮの中
間膜２０がＡｌＮの保護膜２１よりも大きな屈折率を持
つことは、Ａｌ成分の含有量は中間膜２０のほうが保護
膜２１よりも多いことを意味している。そして、ＡｌＮ
の成長にイオンアシスト蒸着方法を用いる。イオンアシ
スト蒸着方法で中間膜２０と保護膜２１を形成する場
合、例えば成長レートやイオン照射量を変えることで、
異なる屈折率の中間膜２０と保護膜２１とを比較的容易
に形成することができる。具体的には、中間膜２０の形
成を高い成長レート（蒸着レート）で行い、保護膜２１
をこれよりも低い成長レートで行う。成長レートが高い
とＡｌＮの膜は高い屈折率を持つ膜となる。また、高い
成長レートで行うことは、レーザダイードが窒素イオン
に曝される時間が短いことをと意味している。従って、
レーザダイオードの端面は窒素イオンに曝され難くな
り、損傷を受け難くなる。これにより、ＣＯＤの劣化を
防止できる。このようにして、ＡｌＮの中間膜２０を成
長させた後に、ＡｌＮの保護膜２１を成長させる。この
ときには既に中間膜２０が形成されているので、端面は
窒素イオンから保護されている。また、中間膜２０の成
膜の窒素イオン照射量を、保護膜２１の成膜時よりも少
なくすることでも良い。
【００２９】中間膜は３ｎｍ以下の厚みを持つことが好
ましく、より好ましくは１ｎｍ以下の厚みを持つ。３ｎ
ｍの厚みは、光学的に無視できる厚みである。より好ま
しくは、中間膜２０は３ｎｍよりも薄い膜である。より
一層好ましくは、例えば１ｎｍ程度又はそれ以下であ
る。中間膜２０の膜厚の下限は、保護膜２１の窒素の侵
入を阻止するという所期の機能を果たせる程度にする必
要がある。この点は、半導体層のＡｌの含有量など様々
な条件で異なるので、一意に値を特性することはできな
い。
ましく、より好ましくは１ｎｍ以下の厚みを持つ。３ｎ
ｍの厚みは、光学的に無視できる厚みである。より好ま
しくは、中間膜２０は３ｎｍよりも薄い膜である。より
一層好ましくは、例えば１ｎｍ程度又はそれ以下であ
る。中間膜２０の膜厚の下限は、保護膜２１の窒素の侵
入を阻止するという所期の機能を果たせる程度にする必
要がある。この点は、半導体層のＡｌの含有量など様々
な条件で異なるので、一意に値を特性することはできな
い。
【００３０】図２は、イオンアシスト蒸着装置を模式的
に示す図である。イオンアシストＣ蒸着装置は、チャン
バ３１、イオン銃３２、蒸着源３３、ホルダ３４を有す
る。ホルダ３４には、ウェハからバー状に切り出された
半導体基板（複数の半導体レーザダイオードチップ３５
を個片に切り出す前の状態）が、複数枚保持されてい
る。以下、ホルダに指示される半導体基板を試料３５と
いう。イオン銃３２はＮイオンを試料３５に照射する。
蒸着源３３はアルミニウムであり、試料３５に向けて蒸
発する。
に示す図である。イオンアシストＣ蒸着装置は、チャン
バ３１、イオン銃３２、蒸着源３３、ホルダ３４を有す
る。ホルダ３４には、ウェハからバー状に切り出された
半導体基板（複数の半導体レーザダイオードチップ３５
を個片に切り出す前の状態）が、複数枚保持されてい
る。以下、ホルダに指示される半導体基板を試料３５と
いう。イオン銃３２はＮイオンを試料３５に照射する。
蒸着源３３はアルミニウムであり、試料３５に向けて蒸
発する。
【００３１】このような装置を用いて、中間膜２０と保
護膜２１を次の通り成長させる。例えば、蒸着減３３に
加える電子ビーム電流を６０ｍＡとし、イオン銃３２に
６０ｍＡを加えてＡｌと窒素イオンを同時に２０秒間飛
ばす。次に、蒸着源３３の電子ビーム電流を５７ｍＡに
して蒸着レートを下げ、約３０分間蒸着を行う。このよ
うにして、屈折率が２．０８以上のＡｌＮ中間膜２０及
び屈折率が２．０７のＡｌＮ保護膜２１を形成すること
ができる。これにより、３ｎｍの中間層２０と、６０ｎ
ｍの保護膜２１を形成した。
護膜２１を次の通り成長させる。例えば、蒸着減３３に
加える電子ビーム電流を６０ｍＡとし、イオン銃３２に
６０ｍＡを加えてＡｌと窒素イオンを同時に２０秒間飛
ばす。次に、蒸着源３３の電子ビーム電流を５７ｍＡに
して蒸着レートを下げ、約３０分間蒸着を行う。このよ
うにして、屈折率が２．０８以上のＡｌＮ中間膜２０及
び屈折率が２．０７のＡｌＮ保護膜２１を形成すること
ができる。これにより、３ｎｍの中間層２０と、６０ｎ
ｍの保護膜２１を形成した。
【００３２】以上、本発明の一実施形態を説明した。な
お、上記製造方法とは異なる方法で中間膜２０と保護膜
２１を半導体レーザダイオードの端面に形成することが
できる。例えば、半導体装置を構成する積層体の端面
に、イオン照射をすることなく中間膜２０を形成する第
１の工程と、イオンアシスト蒸着方法を用いて中間膜２
０上に保護膜２１を形成する方法である。第１の工程は
例えば真空蒸着やＣＶＤなどで行える。また、半導体装
置を構成する積層体の端面に、窒素を含まない中間膜２
０を形成する第１の工程と、中間膜２０上に窒素を含む
保護膜２１を形成する製造方法である。第１の工程は、
例えばＳｉＯ2やＴｉＯ2などの膜をＣＶＤなどで形成す
るものである。また、第２の工程はイオンアシスト蒸着
方法又は真空蒸着などである。
お、上記製造方法とは異なる方法で中間膜２０と保護膜
２１を半導体レーザダイオードの端面に形成することが
できる。例えば、半導体装置を構成する積層体の端面
に、イオン照射をすることなく中間膜２０を形成する第
１の工程と、イオンアシスト蒸着方法を用いて中間膜２
０上に保護膜２１を形成する方法である。第１の工程は
例えば真空蒸着やＣＶＤなどで行える。また、半導体装
置を構成する積層体の端面に、窒素を含まない中間膜２
０を形成する第１の工程と、中間膜２０上に窒素を含む
保護膜２１を形成する製造方法である。第１の工程は、
例えばＳｉＯ2やＴｉＯ2などの膜をＣＶＤなどで形成す
るものである。また、第２の工程はイオンアシスト蒸着
方法又は真空蒸着などである。
【００３３】以上、本発明の実施形態を説明した。本発
明は上記実施形態に限定されず、他の様々な実施の形態
を含むものである。例えば、本発明は上記タイプの半導
体レーザダイオード以外の様々な半導体レーザダイオー
ドを含むものである。また、本発明は半導体レーザダイ
オード以外の光半導体素子及びその製造方法を含むもの
である。
明は上記実施形態に限定されず、他の様々な実施の形態
を含むものである。例えば、本発明は上記タイプの半導
体レーザダイオード以外の様々な半導体レーザダイオー
ドを含むものである。また、本発明は半導体レーザダイ
オード以外の光半導体素子及びその製造方法を含むもの
である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保護膜の成分が光半導体装置の積層体を荒らすのを効果
的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することができるという
効果が得られる。
保護膜の成分が光半導体装置の積層体を荒らすのを効果
的に防ぎ、もってＣＯＤを改善することができるという
効果が得られる。
【図１】本発明の一実施形態の半導体レーザダイオード
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態の半導体製造方法を説明す
るための図である。
るための図である。
１１ ＧａＡｓ基板
１２ Ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１３ ＭＱＷ活性層
１４ Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層
１５ ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１５斜
１６ Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層
１７ Ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月１８日（２００３．３．１
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】図１（Ａ）は半導体レーザダイオードの一
構成例を示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す半導体
レーザダイオードに本発明による保護膜を形成した半導
体レーザダイオードを示す図である。図１（Ａ）に示す
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓ基板１１、Ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１２、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１３、Ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１クラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１
５、Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、Ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１７を有する。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層１５は、Ｐ型不純物とＮ型不純物の両方を含有す
る。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１５斜面と平面とでは、
不純物の活性化率に違いがあるため、平面ではＮ型、斜
面ではＰ型を呈する。
構成例を示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す半導体
レーザダイオードに本発明による保護膜を形成した半導
体レーザダイオードを示す図である。図１（Ａ）に示す
半導体レーザダイオードは、ＧａＡｓ基板１１、Ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１２、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１３、Ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ第１クラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１
５、Ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１６、Ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１７を有する。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭
窄層１５は、Ｐ型不純物とＮ型不純物の両方を含有す
る。ＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層１５斜面と平面とでは、
不純物の活性化率に違いがあるため、平面ではＮ型、斜
面ではＰ型を呈する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】このような半導体レーザダイオードに、図
１（Ｂ）に示すように中間膜２０と保護膜２１を形成す
る。中間膜２０は半導体レーザダイードの端面（へき開
面）上に形成され、保護膜２１は中間膜２０の上に形成
されている。中間膜２０は保護膜２１を形成する際に、
イオンが端面を荒らすのを防止する機能を持つ。本発明
では、イオンアシスト蒸着方法を用いてＡｌＮの保護膜
２１を形成する。その際、窒素イオンでレーザダイード
の表面が損傷を受ける。損傷を受けた部分には微小な凹
凸（クレータ）が生じ、これが光を吸収することでＣＯ
Ｄを劣化させる。
１（Ｂ）に示すように中間膜２０と保護膜２１を形成す
る。中間膜２０は半導体レーザダイードの端面（へき開
面）上に形成され、保護膜２１は中間膜２０の上に形成
されている。中間膜２０は保護膜２１を形成する際に、
イオンが端面を荒らすのを防止する機能を持つ。本発明
では、イオンアシスト蒸着方法を用いてＡｌＮの保護膜
２１を形成する。その際、窒素イオンでレーザダイード
の表面が損傷を受ける。損傷を受けた部分には微小な凹
凸（クレータ）が生じ、これが光を吸収することでＣＯ
Ｄを劣化させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】中間膜２０は３ｎｍ以下の厚みを持つこと
が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下の厚みを持つ。
３ｎｍの厚みは、光学的に無視できる厚みである。中間
膜２０の膜厚の下限は、保護膜２１の窒素の侵入を阻止
するという所期の機能を果たせる程度にする必要があ
る。この点は、半導体層のＡｌの含有量など様々な条件
で異なるので、一意に値を特性することはできない。
が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下の厚みを持つ。
３ｎｍの厚みは、光学的に無視できる厚みである。中間
膜２０の膜厚の下限は、保護膜２１の窒素の侵入を阻止
するという所期の機能を果たせる程度にする必要があ
る。この点は、半導体層のＡｌの含有量など様々な条件
で異なるので、一意に値を特性することはできない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】図２は、イオンアシスト蒸着装置を模式的
に示す図である。イオンアシスト蒸着装置は、チャンバ
３１、イオン銃３２、蒸着源３３、ホルダ３４を有す
る。ホルダ３４には、ウェハからバー状に切り出された
半導体基板（複数の半導体レーザダイオードチップ３５
を個片に切り出す前の状態）が、複数枚保持されてい
る。以下、ホルダに支持される半導体基板を試料３５と
いう。イオン銃３２はＮイオンを試料３５に照射する。
蒸着源３３はアルミニウムであり、試料３５に向けて蒸
発する。
に示す図である。イオンアシスト蒸着装置は、チャンバ
３１、イオン銃３２、蒸着源３３、ホルダ３４を有す
る。ホルダ３４には、ウェハからバー状に切り出された
半導体基板（複数の半導体レーザダイオードチップ３５
を個片に切り出す前の状態）が、複数枚保持されてい
る。以下、ホルダに支持される半導体基板を試料３５と
いう。イオン銃３２はＮイオンを試料３５に照射する。
蒸着源３３はアルミニウムであり、試料３５に向けて蒸
発する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】このような装置を用いて、中間膜２０と保
護膜２１を次の通り成長させる。例えば、蒸着源３３に
加える電子ビーム電流を６０ｍＡとし、イオン銃３２に
６０ｍＡを加えてＡｌと窒素イオンを同時に２０秒間飛
ばす。次に、蒸着源３３の電子ビーム電流を５７ｍＡに
して蒸着レートを下げ、約３０分間蒸着を行う。このよ
うにして、屈折率が２．０８以上のＡｌＮ中間膜２０及
び屈折率が２．０７のＡｌＮ保護膜２１を形成すること
ができる。これにより、３ｎｍの中間層２０と、６０ｎ
ｍの保護膜２１を形成した。
護膜２１を次の通り成長させる。例えば、蒸着源３３に
加える電子ビーム電流を６０ｍＡとし、イオン銃３２に
６０ｍＡを加えてＡｌと窒素イオンを同時に２０秒間飛
ばす。次に、蒸着源３３の電子ビーム電流を５７ｍＡに
して蒸着レートを下げ、約３０分間蒸着を行う。このよ
うにして、屈折率が２．０８以上のＡｌＮ中間膜２０及
び屈折率が２．０７のＡｌＮ保護膜２１を形成すること
ができる。これにより、３ｎｍの中間層２０と、６０ｎ
ｍの保護膜２１を形成した。
Claims (19)
- 【請求項１】 光半導体装置を構成する積層体と、前記
積層体の光入または出射面に設けられた中間膜と、前記
中間膜上にイオンアシスト蒸着によって設けられた保護
膜とを有する光半導体装置において、前記保護膜は前記
中間膜よりもイオン照射量が大きいことを特徴とする光
半導体装置。 - 【請求項２】 前記中間膜はイオンアシスト蒸着によっ
て形成されるものであることを特徴とする請求項１記載
の光半導体装置。 - 【請求項３】 前記中間膜と保護膜は、イオン源からの
イオン照射量が一定で、成長レートを中間膜の方で高く
することによって形成されたものであることを特徴とす
る請求項２記載の光半導体装置。 - 【請求項４】 前記中間膜と保護膜は、イオン源からの
イオン照射量が前記中間膜の方で少ない状態で形成され
たものであることを特徴とする請求項２記載の光半導体
装置。 - 【請求項５】 前記中間膜は、イオン照射を伴わない方
法で形成されたものであることを特徴とする請求項１記
載の光半導体装置。 - 【請求項６】 前記中間膜及び保護膜はそれぞれ窒化ア
ルミニウムの層であり、前記中間膜は前記保護膜よりも
大きな屈折率を持つことを特徴とする請求項１記載の光
半導体装置。 - 【請求項７】 前記保護膜は窒化アルミニウムの層であ
り、前記中間膜は窒素を含まない膜であることを特徴と
する請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項８】 前記中間膜及び保護膜はそれぞれ窒化ア
ルミニウムの層であり、異なる成膜条件で形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項９】 前記中間膜は３ｎｍ以下の厚みを持つこ
とを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の光
半導体装置。 - 【請求項１０】 前記中間膜は１ｎｍ以下の厚みを持つ
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の
光半導体装置。 - 【請求項１１】 光半導体装置を構成する積層体の光入
または出射面に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１
の成長レートで中間膜を形成する第１の工程と、イオン
アシスト蒸着方法を用いて前記第１の成長レートより低
い成長レートで前記中間膜上に保護膜を形成する第２の
工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１２】 光半導体装置を構成する積層体の光入
または出射面に、イオンアシスト蒸着方法を用いて第１
のイオン照射量で中間膜を形成する第１の工程と、イオ
ンアシスト蒸着方法を用いて前記第１のイオン照射量よ
りも多いイオン照射量で前記中間膜上に保護膜を形成す
る第２の工程とを有することを特徴とする光半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１３】 光半導体装置を構成する積層体の光入
または出射面に、イオン照射をすることなく中間膜を形
成する第１の工程と、イオンアシスト蒸着方法を用いて
前記中間膜上に保護膜を形成することを特徴とする光半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 光半導体装置を構成する積層体の光入
または出射面に、窒素を含まない中間膜を形成する第１
の工程と、前記中間膜上に窒素を含む保護膜を形成する
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第１の工程は窒化アルミニウムの
中間膜を形成し、前記第２の工程は前記中間膜上に窒化
アルミニウムの保護膜を形成することを特徴とする請求
項１１から１４のいずれか一項記載の光半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１６】 前記第１の工程は、光学的に無視でき
る厚さの前記中間膜を形成することを特徴とする請求項
１１から１５のいずれか一項記載の光半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１７】 光半導体装置を構成する積層体の光入
または出射面に、窒素イオンを照射しながら窒化アルミ
ニウムを成長させる工程を含む光半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１８】 前記工程は窒化イオンを照射させる条
件を変化させながら窒化イオンを照射することを特徴と
する請求項１７記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記積層体は、アルミニウムを含む層
を有することを特徴とする請求項１７又は１８記載の光
半導体装置に製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098035A JP3770386B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 光半導体装置及びその製造方法 |
| US10/396,404 US6809344B2 (en) | 2002-03-29 | 2003-03-26 | Optical semiconductor device and method of fabricating the same |
| US10/939,425 US7122393B2 (en) | 2002-03-29 | 2004-09-14 | Optical semiconductor device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098035A JP3770386B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 光半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003298165A true JP2003298165A (ja) | 2003-10-17 |
| JP3770386B2 JP3770386B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=28449815
Family Applications (1)
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